充电电池制造中的涂布、涂裱
在日本发明的锂离子（LiB）电池，随着电子设备的小型化、便携化实现了在全球的普及。如今，在智能手机/平板电脑/笔记本电脑等小型纤薄移动设备、 EV（电动汽车）/HEV（混合动力汽车）车载用电池、住宅用太阳能发电/燃料电池蓄电系统等用途普及的背景下，充电电池进一步小型化、大容量化、安全化的研究及改良也正在不断推进。
此外，将电解液与分离膜替换为固体电解质的“全固体电池（全固体型锂离子电池）” ，也正在面向未来的实用化及普及，受到各领域的研究。全固体型能够提高能量密度，且因没有电解液而不易起火，设计自由度也更高，作为新一代的电池而备受期待。在该领域中，多用涂布的高量产性也正在受到研究。
充电电池制造中的“粘合”
根据最终用途，锂离子电池的电池封装外形可分为圆柱型、方型、叠层（塑封）型等，制造工序也各有不同。“叠层型电池”是一种通过涂裱（涂布）粘合剂来贴合铝箔与树脂的叠层薄膜，封装积层电极（积层元件）的电池，比金属罐型更纤薄、轻量，成型自由度更高，废弃方便、环境负荷也更低，市场对这种电池的需求正在不断增长。
- 叠层型电池制造中的粘合
- 通过对在正负极之间夹入分离膜，再交互叠放的“积层电极（积层式元件）”等进行封装，就能够制造出锂离子电池单元。叠层型电池纤薄轻量、容量大，且因其表面积较大、散热性强，可有效抑制充放电时的温度上升。还能利用涂裱装置进行大批量生产，在制造成本方面也有优势。
- A. 叠层薄膜
- B. 积层电极（积层式元件）
- C. 标签
- D. 正极
- E. 分离膜
- F. 负极
用于叠层型电池封装及外装的叠层薄膜（图中Ａ），通常会使用铝箔与树脂薄膜。在制造时，需要将特殊的粘合剂涂裱（涂布）到这些元件上，通过粘贴叠层板对积层电极与电解液进行封装。用于叠层薄膜的粘合剂，必须对铝箔与树脂薄膜所用的异种基材具有较强的粘合力，还需要具备对内含强酸性电解液的耐性。
充电电池制造中的“功能赋予及表面处理”
在锂离子电池（LiB）的制造工序中，涂裱（涂布）属于核心技术。通过在基材上涂布（涂裱）材料，对正极（阳极）、负极（阴极）以及分隔正负极的分离膜赋予相应的功能，制造积层电极（积层式元件）的部材。
锂离子电池（LiB）制造中的涂裱（涂布）
- A. 负极（阴极）
- B. 正极（阳极）
- C. 分离膜
- D. 电解液
- E. 充电
- F. 放电
- G. 集电体
- H. 粘合剂
- I. 活性物质
正极（阳极）的涂裱（涂布）
- 正极浆料（溶剂类）示例
- 活性物质、导电助剂、粘合剂、有机溶剂的混合物（水类浆料中，用增粘剂CMC和水替代有机溶剂）。
- 活性物质：与容量、电压、特性密切相关。各家企业对材料（例：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等）的选择、混合及搅拌方法各有不同。
- 导电助剂：降低内部电阻，提升导电性。
- 粘合剂：将集电箔上混合的材料粘合起来。
- 有机溶剂：帮助混合、搅拌材料，将浆料调节到适合涂裱的粘度。
- 正极浆料的涂裱（涂布）示例
- 使用模具式涂布机对作为集电箔的铝箔，涂裱（涂布）一定厚度的正极浆料。电极的厚度及质量，会对电池的能量密度造成很大的影响。涂膜越厚、容量越大，电池的倍率特性越低；涂膜越薄，倍率特性越高，电池的容量却会缩小。
负极（阴极）的涂裱（涂布）
- 负极浆料（溶剂类）示例
- 混合活性物质、粘合剂、有机溶剂，制作负极用浆料（水类浆料中，用增粘剂CMC和水替代有机溶剂）。
- 活性物质：使用高导电性的碳类材料（石墨、钛酸锂等）。有时还会在负极添加导电助剂，降低内部电阻。和正极一样，与活性剂的容量、电压、特性密切相关。各家企业对材料的选择、混合及搅拌方法各有不同。
- 粘合剂：将集电箔上混合的材料粘合起来。
- 有机溶剂：帮助混合、搅拌材料，将浆料调节到适合涂裱的粘度。
- 负极浆料的涂裱（涂布）示例
- 使用模具式涂布机对铜箔涂裱（涂布）一定厚度的负极浆料。通常情况下，负极形成的涂膜会比正极薄。基于涂膜厚度的容量及倍率特性变化，与正极相同。正负极的容量平衡也非常重要，经常会发生加厚单侧电极膜厚时，需要同时加厚另一侧电极的情况。
分离膜的制造工序
分离膜是分隔正极与负极的重要部材，其制造工序如下所示。在进行对底膜赋予耐热性能的涂膜时，会采用涂裱（涂布）工艺。
- 底膜制膜工序：使用聚烯烃原料进行“底膜（微多孔膜）”的制膜。
- 涂裱工序：将芳酰胺涂裱液（合成聚芳酰胺的涂裱液）均匀涂裱（涂布）到底膜上，形成耐热层。
- 剪裁工序：剪裁成需要的尺寸。
在越来越受到关注的EV（电动汽车用）及家用蓄电池等领域，使用积层电极（积层式元件）的“叠层型LiB电池”正在广泛应用。
在积层电极的制造工序中，会使用被切割成积层式用片材的正极和负极，先在最外层配置负极，随后按照分离膜、正极、分离膜、负极的顺序进行积层。随后，将上述结构与电解液一同作为单元封装。
论题：电池制造中涂裱品质的管理
电极材的膜厚，与容量、电压、倍率特性关系密切，要以设计预期的性能及规格实现量产，就必须连续均匀地涂裱（涂布）目标膜厚。一旦发生涂裱面“厚度不均”、端面“肥边”等缺陷，会对电池产品的品质及性能造成很大的影响，因此，在线对涂裱面进行高速、高精度的测量及管理将变得非常重要。
通过导入可在线进行高速、高精度测量的“彩色激光同轴位移计”，可避免涂裱表面粗糙度及材料激光反射难易度的影响，实现稳定的厚度测量及管理。
通过使用能够测量形状的线激光“超高速轮廓测量仪”，可以对涂裱端面厚度过高的“肥边”等涂裱缺陷进行涂裱不良的在线检测。
